A brief to Carbon Dioxid Injection
گردآوري و ترجمه: عباس خدادادي‌اسكي
تزريق دي‌اكسيد كربن
دانش نفت: تزريق دي‌اكسيد كربن (2)CO در مخازن نفتي به منظور ازدياد برداشت چندين سال است كه مورد توجه صنعت قرار گرفته است. از آنجايي كه بسياري از ميادين سيلابزني (Waterflood Field) به پايان عمر بهره‌برداري نزديك مي‌شوند، توجه به تزريق دي‌اكسيدكربن بيش از پيش شدت و قوت گرفته است. با روش‌هاي مرسوم آبران يا گازران )Gas or water drive( معمولاً 50- 25 درصد نفت در مخازن باقي مي‌ماند. بخش قابل توجهي از اين نفت در صورت تماس نفت با يك سيال امتزاج‌پذير قابل استحصال مي‌گردد. يك سيال امتزاج‌پذير هنگام تزريق 2CO و تركيب آن با نفت مخزن در شرايط مناسب، تشكيل مي‌گردد. زماني كه امتزاج‌پذيري حاصل مي‌شود، نيروهاي فشار موئينگي، كه قبلاً باعث سكون و عدم تحرك نفت بوده است، از بين رفته و آنگاه نفت امكان حركت به سمت چاه‌هاي توليدي را پيدا مي‌كند. مفهوم جابه‌جايي امتزاجي نفت >Misicible Displacement Of Oil< با 2CO سال‌هاست كه شناخته شده است و در پروژه‌هاي Full- Scale Field به كار گرفته شده است. مشكلات غيرمنتظره بسياري با اين پروژه‌ها همراه شد كه مانع ازموفقيت اقتصادي گرديد. اين بدان معني نيست كه روش تزريق 2CO در آينده استقبال نخواهد شد، اين تنها بدين معني است كه مشكلات زيادي در اين ارتباط وجود دارد. به منظور بهبود و افزايش شانس موفقيت، هر پروژه بايد به دقت برنامه‌ريزي، مطالعه و انجام شود.
بحث فني
معيار اعمال تزريق دي‌اكسيدكربن
هر مخزن نفتي سياهه و ليست طويلي از مشخصات (Characteristics) دارد و مجموعه اين مشخصه‌ها شخصيت مخزن و چگونگي رفتار آن را در قبال روش‌هاي متنوع و مسلم انگيزش (Stimulation) بيان مي‌دارد. مساله‌اي كه يك مهندس با آن روبه‌رو مي‌شود، تعيين مقدار تا حد ممكن بيشتر اين مشخصه‌ها و آنگاه پيشگويي رفتار و عملكرد مخزن مي‌باشد. در اين مكتوب، هر مشخص به تنهايي يك عامل تعيين‌كننده نمي‌باشد. بنابراين، عدد تعيين شده براي يك مشخصه نبايد يك مرز صلب در نظر گرفته شود، اما مي‌تواند تنها يك نماينده و نشان از درجه اهميت باشد. به عنوان مثال، مثلاً نفت با درجه كمتر از API 25 معمولاً براي ازدياد برداشت از روش تزريق 2CO مطلوب نمي‌باشد. اين امر به طور اتوماتيك تمام مخازني كه نفتي سنگين‌تر از API 25 دارند را از ملاحظه و بررسي مستثني نمي‌سازد. ممكن است عوامل مطلوب ديگري كه بر يك عامل نامطلوب برتري دارند موجود باشد. معيارهاي زير بايد ملاحظه شده و از چشم‌انداز (ديد) مناسب مورد نظر قرار گيرد:
اشباع نفت باقيمانده از اهميت بنيادي برخوردار است. اگر ميدان سيلابزني شده باشد، اشباع نفت باقيمانده ممكن است هم از نقطه نظر تكنولوژي و هم از نقطه نظر اقتصادي، موفقيتي دربر نداشته باشد. اشباع در محدوده 30-25 درصد اغلب به عنوان ميزان حداقل اشباع در نظر گرفته مي‌شود. سيلابزني قبلي، به طور اتوماتيك ميادين را از بررسي ساقط نمي‌كند، زيرا مطالعات شبيه‌سازي نشان مي‌دهد كه مقادير نفت قابل ملاحظه‌اي مي‌تواند از ماسه‌هاي سيلابزني شده استحصال گردد. (1977 (Warner كلاهك گازي بزرگ معمولاً عامل نامطلوبي است. اگر فشار مخزن به طور قابل ملاحظه‌اي كمتر از فشار امتزاج‌پذيري باشد، حجم زيادي از 2CO براي دستيابي به امتزاج مورد نياز خواهد بود. دانسيته 2CO ممكن است از گاز مخزن بيشتر باشد بنابراين در اين صورت قابليت مخلوط شدن و تماس با سيال مخزن افزايش خواهد يافت. اين مورد حقه‌اي بود كه در جزيره (Weeks Island) در جايي كه 2CO به محل تماس گاز و نفت )(GOC تزريق شده بود، همراه با عوامل گرانتي به كار گرفته شد. (1997 .)Perry يك مخزن بسيار شكافدار (Highly Fractured Reservoir) معمولاً نامطلوب در نظر گرفته مي‌شود به دليل آنكه شكاف‌ها مانند مجرا از محل تزريق به چاه توليدي عمل مي‌كنند. اما به هرحال اين شكاف‌ها، همچنين مسائل و مشكلات جدي را براي نوع ديگر از پروسه‌هاي مورد بررسي دربر داشته و باعث مي‌شوند. يك منبع قابل اطمينان و كافي 2CO با هزينه معقول از ابتدايي‌ترين نيازها مي‌باشند. علاقه شديد اخير به نيتروژن و دود )Flue Gas( به عنوان روش‌هاي تزريق گاز جايگزين، به دليل عدم وجود منابع 2CO در نزديك بسياري از ميادين دنيا بسيار سريع فراگير شده است. نفوذپذيري افقي سنگ مخزن يك عامل بحراني در نظر گرفته نمي‌شود، اما نسبت به نفوذپذيري عمودي به افقي فاكتور بسيار مهم و بحراني است. يك مطالعه شبيه‌سازي مخزن برروي يك نمونه ماسه سنگ سيلابزني شده، به اين نتيجه انجاميد كه نسبت kh/ kv مهمترين پارامتر مخزن در فرآيند تزريق 2CO مي‌باشد، به دليل آنكه اين پارامتر، ميزان تفكيك 2CO را كنترل مي‌كند Segregation Rate( 2( .)CO1977 .)Warner نواحي نفوذپذير نسبتاً لاغر در مخزن ft( 25-15) داراي مزاياي تكنيكي هستند زيرا آنها تمايل برتري نيروي گرانشي را كمتر مي‌كنند، اما نواحي ضخيم‌تر مزيت حجم نفت دارند .(Oil Volume Advantage) عمق مهم است، به دليل آنكه حداقل فشار امتزاج معمولاً بالاي PSI 1200 مي‌باشد كه عمقي بيش از ft 2500 به منظور عدم تجاوز از مقدار گراديان شكاف )Fracture Gradiant( را مي‌طلبد. دما هم عموماً فاكتور مهمي نمي‌باشد. حد پايين‌تر گراني و ثقل نفت در محدوده API 30-25 بوده كه بخشي از آن مربوط به آن است كه آيا نفت آروماتيك، آسفالتيك و غيره است يا خير. ويسكوزينه نفت مخزن در اغلب پروژه‌هاي 2CO تا به حال حدوداً CP 1 بوده است. 2CO خاص براي تزريق بهترين است اما به ندرت چنين منبعي در دسترس مي‌باشد. آلودن 2CO با متان، فشار امتزاج را افزايش مي‌دهد. اما 10- 5 درصد متان قابل تحمل مي‌باشد. سولفيد ئيدروژن فشار امتزاج را پايين مي‌آورد، اما به دليل كروژن، خطرات زيست محيطي، بهداشتي و بوي نامطلوب به دنبال دارد. تجربيات فيلد با تزريق 2CO را با توجه به اين مطلب كه تزريق جهت برداشت بيش از پيش
گردآوري و ترجمه: عباس خدادادي‌اسكي
تزريق دي‌اكسيد كربن
دانش نفت: تزريق دي‌اكسيد كربن (2)CO در مخازن نفتي به منظور ازدياد برداشت چندين سال است كه مورد توجه صنعت قرار گرفته است. از آنجايي كه بسياري از ميادين سيلابزني (Waterflood Field) به پايان عمر بهره‌برداري نزديك مي‌شوند، توجه به تزريق دي‌اكسيدكربن بيش از پيش شدت و قوت گرفته است. با روش‌هاي مرسوم آبران يا گازران )Gas or water drive( معمولاً 50- 25 درصد نفت در مخازن باقي مي‌ماند. بخش قابل توجهي از اين نفت در صورت تماس نفت با يك سيال امتزاج‌پذير قابل استحصال مي‌گردد. يك سيال امتزاج‌پذير هنگام تزريق 2CO و تركيب آن با نفت مخزن در شرايط مناسب، تشكيل مي‌گردد. زماني كه امتزاج‌پذيري حاصل مي‌شود، نيروهاي فشار موئينگي، كه قبلاً باعث سكون و عدم تحرك نفت بوده است، از بين رفته و آنگاه نفت امكان حركت به سمت چاه‌هاي توليدي را پيدا مي‌كند. مفهوم جابه‌جايي امتزاجي نفت >Misicible Displacement Of Oil< با 2CO سال‌هاست كه شناخته شده است و در پروژه‌هاي Full- Scale Field به كار گرفته شده است. مشكلات غيرمنتظره بسياري با اين پروژه‌ها همراه شد كه مانع ازموفقيت اقتصادي گرديد. اين بدان معني نيست كه روش تزريق 2CO در آينده استقبال نخواهد شد، اين تنها بدين معني است كه مشكلات زيادي در اين ارتباط وجود دارد. به منظور بهبود و افزايش شانس موفقيت، هر پروژه بايد به دقت برنامه‌ريزي، مطالعه و انجام شود.
بحث فني
معيار اعمال تزريق دي‌اكسيدكربن
هر مخزن نفتي سياهه و ليست طويلي از مشخصات (Characteristics) دارد و مجموعه اين مشخصه‌ها شخصيت مخزن و چگونگي رفتار آن را در قبال روش‌هاي متنوع و مسلم انگيزش (Stimulation) بيان مي‌دارد. مساله‌اي كه يك مهندس با آن روبه‌رو مي‌شود، تعيين مقدار تا حد ممكن بيشتر اين مشخصه‌ها و آنگاه پيشگويي رفتار و عملكرد مخزن مي‌باشد. در اين مكتوب، هر مشخص به تنهايي يك عامل تعيين‌كننده نمي‌باشد. بنابراين، عدد تعيين شده براي يك مشخصه نبايد يك مرز صلب در نظر گرفته شود، اما مي‌تواند تنها يك نماينده و نشان از درجه اهميت باشد. به عنوان مثال، مثلاً نفت با درجه كمتر از API 25 معمولاً براي ازدياد برداشت از روش تزريق 2CO مطلوب نمي‌باشد. اين امر به طور اتوماتيك تمام مخازني كه نفتي سنگين‌تر از API 25 دارند را از ملاحظه و بررسي مستثني نمي‌سازد. ممكن است عوامل مطلوب ديگري كه بر يك عامل نامطلوب برتري دارند موجود باشد. معيارهاي زير بايد ملاحظه شده و از چشم‌انداز (ديد) مناسب مورد نظر قرار گيرد:
اشباع نفت باقيمانده از اهميت بنيادي برخوردار است. اگر ميدان سيلابزني شده باشد، اشباع نفت باقيمانده ممكن است هم از نقطه نظر تكنولوژي و هم از نقطه نظر اقتصادي، موفقيتي دربر نداشته باشد. اشباع در محدوده 30-25 درصد اغلب به عنوان ميزان حداقل اشباع در نظر گرفته مي‌شود. سيلابزني قبلي، به طور اتوماتيك ميادين را از بررسي ساقط نمي‌كند، زيرا مطالعات شبيه‌سازي نشان مي‌دهد كه مقادير نفت قابل ملاحظه‌اي مي‌تواند از ماسه‌هاي سيلابزني شده استحصال گردد. (1977 (Warner كلاهك گازي بزرگ معمولاً عامل نامطلوبي است. اگر فشار مخزن به طور قابل ملاحظه‌اي كمتر از فشار امتزاج‌پذيري باشد، حجم زيادي از 2CO براي دستيابي به امتزاج مورد نياز خواهد بود. دانسيته 2CO ممكن است از گاز مخزن بيشتر باشد بنابراين در اين صورت قابليت مخلوط شدن و تماس با سيال مخزن افزايش خواهد يافت. اين مورد حقه‌اي بود كه در جزيره (Weeks Island) در جايي كه 2CO به محل تماس گاز و نفت )(GOC تزريق شده بود، همراه با عوامل گرانتي به كار گرفته شد. (1997 .)Perry يك مخزن بسيار شكافدار (Highly Fractured Reservoir) معمولاً نامطلوب در نظر گرفته مي‌شود به دليل آنكه شكاف‌ها مانند مجرا از محل تزريق به چاه توليدي عمل مي‌كنند. اما به هرحال اين شكاف‌ها، همچنين مسائل و مشكلات جدي را براي نوع ديگر از پروسه‌هاي مورد بررسي دربر داشته و باعث مي‌شوند. يك منبع قابل اطمينان و كافي 2CO با هزينه معقول از ابتدايي‌ترين نيازها مي‌باشند. علاقه شديد اخير به نيتروژن و دود )Flue Gas( به عنوان روش‌هاي تزريق گاز جايگزين، به دليل عدم وجود منابع 2CO در نزديك بسياري از ميادين دنيا بسيار سريع فراگير شده است. نفوذپذيري افقي سنگ مخزن يك عامل بحراني در نظر گرفته نمي‌شود، اما نسبت به نفوذپذيري عمودي به افقي فاكتور بسيار مهم و بحراني است. يك مطالعه شبيه‌سازي مخزن برروي يك نمونه ماسه سنگ سيلابزني شده، به اين نتيجه انجاميد كه نسبت kh/ kv مهمترين پارامتر مخزن در فرآيند تزريق 2CO مي‌باشد، به دليل آنكه اين پارامتر، ميزان تفكيك 2CO را كنترل مي‌كند Segregation Rate( 2( .)CO1977 .)Warner نواحي نفوذپذير نسبتاً لاغر در مخزن ft( 25-15) داراي مزاياي تكنيكي هستند زيرا آنها تمايل برتري نيروي گرانشي را كمتر مي‌كنند، اما نواحي ضخيم‌تر مزيت حجم نفت دارند .(Oil Volume Advantage) عمق مهم است، به دليل آنكه حداقل فشار امتزاج معمولاً بالاي PSI 1200 مي‌باشد كه عمقي بيش از ft 2500 به منظور عدم تجاوز از مقدار گراديان شكاف )Fracture Gradiant( را مي‌طلبد. دما هم عموماً فاكتور مهمي نمي‌باشد. حد پايين‌تر گراني و ثقل نفت در محدوده API 30-25 بوده كه بخشي از آن مربوط به آن است كه آيا نفت آروماتيك، آسفالتيك و غيره است يا خير. ويسكوزينه نفت مخزن در اغلب پروژه‌هاي 2CO تا به حال حدوداً CP 1 بوده است. 2CO خاص براي تزريق بهترين است اما به ندرت چنين منبعي در دسترس مي‌باشد. آلودن 2CO با متان، فشار امتزاج را افزايش مي‌دهد. اما 10- 5 درصد متان قابل تحمل مي‌باشد. سولفيد ئيدروژن فشار امتزاج را پايين مي‌آورد، اما به دليل كروژن، خطرات زيست محيطي، بهداشتي و بوي نامطلوب به دنبال دارد. تجربيات فيلد با تزريق 2CO را با توجه به اين مطلب كه تزريق جهت برداشت بيش از پيش
